(57)【要約】【課題】電気ヒータによる被処理空気の温度調整において電源電圧の変動による影響を防止すると共に、高精度な温度制御を行うことができる空気調和装置を提供する。【解決手段】被処理空気を冷却する冷却手段（20）と、被処理空気を加熱するための電気ヒータ（22）とを備え、上記冷却手段（20）での冷却量と上記電気ヒータ（22）での加熱量とを調節することによって被処理空気を所定の設定温度に調整する空気調和装置であって、出力電圧及び出力電流の一方又は両方を可変に出力して、上記電気ヒータ（22）へ給電する安定化電源（22a）と、上記被処理吸気が設定温度となるように上記安定化電源（22a）の出力電圧及び出力電流の一方又は両方を調節する制御手段（50）と、をさらに備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理空気を冷却する冷却手段（20）と、被処理空気を加熱するための電気ヒータ（22）とを備え、
上記冷却手段（20）での冷却量と上記電気ヒータ（22）での加熱量とを調節することによって被処理空気を所定の設定温度に調整する空気調和装置であって、
出力電圧及び出力電流の一方又は両方を可変に出力して、上記電気ヒータ（22）へ給電する安定化電源（22a）と、
上記被処理吸気が設定温度となるように上記安定化電源（22a）の出力電圧及び出力電流の一方又は両方を調節する制御手段（50）とをさらに備えていることを特徴とする空気調和装置。
【請求項２】
請求項１に記載の空気調和装置において、
上記安定化電源（22a）は、直流を出力する直流安定化電源（22a）であることを特徴とする空気調和装置。
【請求項３】
請求項１に記載の空気調和装置において、
上記電気ヒータ（22）は、被処理空気の流通方向における冷却手段（20）の下流に配置されていることを特徴とする空気調和装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気調和装置に関するものであり、特に、ヒータを有する空気調和装置の技術分野に属するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、電気ヒータを備えた空気調和装置として特許文献１に開示されたものがある。この特許文献１に開示された空気調和装置は、補助用ヒータとして電気ヒータを備えており、この電気ヒータの出力が所定値になるように制御している。詳しくは、電気ヒータの通電電流を所定値にするために、電気ヒータに流れる電流のデューティ比を変える時間比例制御によって、電気ヒータに流れる電流の大きさを制御している。
【特許文献１】特開平７−２２９６４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、近年、空気調和装置に対しては高い温度精度での温度制御が求められる場合がある。例えば、半導体製造装置の内部を空調するような場合には、製品の品質の向上を図るため、特に高い温度精度（例えば±０．０１℃の精度）での温度制御が要求される傾向にある。
【０００４】
ところが、従来の空気調和装置における電気ヒータの出力制御は、ＯＮ／ＯＦＦや、特許文献１に開示された空気調和装置のように時間比例制御によって制御することが一般的であった。このＯＮ／ＯＦＦ制御は、制御対象の温度精度が荒いため上述の要求には応えられない。また、時間比例制御は、商用電源に対応する０．０１［ｓ］（例えば５０Ｈｚの場合）が制御可能な最小分解能になるため、それ以上高い精度で温度制御することはできない。
【０００５】
さらに、特許文献１に開示された空気調和装置は、外乱等によって電源電圧が変動した場合に、その電源電圧変動に伴ってヒータ加熱量も変動する。そのため、被処理空気の温度が電源電圧変動の影響を受けてしまい、高精度に温度制御を行うことができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電気ヒータによる被処理空気の温度調整において電源電圧の変動による影響を防止すると共に、高精度な温度制御を行うことができる空気調和装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、被処理空気を冷却する冷却手段（20）と、被処理空気を加熱するための電気ヒータ（22）とを備え、上記冷却手段（20）での冷却量と上記電気ヒータ（22）での加熱量とを調節することによって被処理空気を所定の設定温度に調整する空気調和装置（1）が対象である。
【０００８】
そして、出力電圧及び出力電流の一方又は両方を可変に出力して、上記電気ヒータ（22）へ給電する安定化電源（22a）と、上記被処理吸気が設定温度となるように上記安定化電源（22a）の出力電圧及び出力電流の一方又は両方を調節する制御手段（50）と、をさらに備えているものとする。
【０００９】
上記の構成の場合、上記電気ヒータ（22）を駆動する電源として出力電圧及び出力電流の一方又は両方を可変に出力する安定化電源、即ち、可変型の定電圧電源、定電流電源又は定電圧定電流電源である安定化電源（22a）を用いているため、出力電圧又は出力電流を電気ヒータ（22）へ安定して供給することができる。よって、電源電圧が外乱等により変動したとしても、出力電圧又は出力電流は一定であり、電気ヒータ（22）の加熱量も安定する。また、この安定化された出力電圧又は出力電流を調節して被処理空気の温度を調整しているため、電気ヒータ（22）による温調精度が向上する。その結果、上記冷却手段（20）と電気ヒータ（22）とによって被処理空気の温度を調整する空気調和装置（1）としての温調性能も向上する。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、上記安定化電源（22a）は、直流を出力する直流安定化電源（22a）であるものとする。
【００１１】
一般に、同等の性能であれば、交流安定化電源よりも直流安定化電源の方が安価である。そのため、上記の構成の場合、上記電気ヒータ（22）を駆動する電源として、直流安定化電源（22a）を採用することによって、空気調和装置（1）のコストを抑制することができる。
【００１２】
第３の発明は、第１の発明において、上記電気ヒータ（22）は、被処理空気の流通方向における冷却手段（20）の下流に配置されているものとする。
【００１３】
上記の構成の場合、上記空気調和装置（1）は、被処理空気を上流の冷却手段（20）で一旦冷却した後、下流の電気ヒータ（22）で加熱して温調する。そして、この電気ヒータ（22）は、安定化電源（22a）を用いることにより高精度に制御されている。よって、電気ヒータ（22）は、上記冷却手段（20）で冷却された被処理空気の温度を高精度に微調整する役割を果たす。その結果、空気調和装置（1）は、被処理空気を高精度で温度調整することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記電気ヒータ（22）は、出力電圧及び出力電流の一方又は両方を可変に出力する安定化電源（22a）を備えることによって、電源電圧の変動による出力電圧又は出力電流の変動を抑制してヒータ加熱量を安定させると共に、その安定化させた出力電圧又は出力電流を調整して制御することによって高精度な温度制御を行うことができる。
【００１５】
また、上記第２の発明によれば、直流安定化電源（22a）を採用することによって、交流安定化電源を用いる構成と比較して、空気調和装置（1）のコストを抑制することができる。
【００１６】
さらに、上記第３の発明によれば、上記冷却手段（20）で一旦冷却された被処理空気を、上述の高精度で温度調整することが可能な電気ヒータ（22）によって温度を微調整することによって、空気調和装置（1）は高精度で温度調整することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
本発明の実施形態に係る空気調和装置は、温調された被処理空気を温度制御対象である半導体製造装置に供給して、この半導体製造装置の温度を一定に保持するためのものである。
【００１９】
図１に示すように、空気調和装置（1）は、横長のケーシング（10）内に被処理空気が流通する空気通路（11）を備えている。このケーシング（10）には、被処理空気が空気通路（11）に導入される流入口（12）と、空気通路（11）の被処理空気が温度制御対象に供給される流出口（13）とが形成されている。
【００２０】
空気通路（11）には、流入口（12）から流出口（13）へ向かって順に、冷却器（20）、ファン（21）、電気ヒータ（22）及びフィルタ（23）が配置されている。
【００２１】
また、空気調和装置は（1）は、上記冷却器（20）及び電気ヒータ（22）の出力をそれぞれ制御するコントローラ（50）を備えている。
【００２２】
上記冷却器（20）は、流入口（12）より導入された被処理空気を冷却するものである。被処理空気は、冷却器（20）によって、設定温度Ｔｓにできる限り近く、且つ設定温度Ｔｓ以下の温度に温調される。この冷却器（20）は、冷媒が循環して冷凍サイクルを行う冷媒回路（30）に接続されて蒸発器として機能する。この冷却器（20）は、例えばフィンコイル型熱交換器で構成されている。
【００２３】
上記冷媒回路（30）は、蒸発器である上記冷却器（20）、アキュムレータ（31）、圧縮機（32）、凝縮器（33）、膨張弁（34）が順に接続されて閉回路となっている。また、上記凝縮器（33）には、圧縮機（32）で圧縮されて高温高圧となった冷媒が流通する冷媒用通路（33a）と、冷却水が流通する冷却用通路（33b）とが形成されている。そして、凝縮器（33）は、冷媒と冷却水とを熱交換させることで、この冷媒を凝縮させる。
【００２４】
上記圧縮機（32）の電動機（32a）には、インバータ（32b）が接続されている。このインバータ（32b）は、コントローラ（50）からの信号に応じて所定の出力周波数の制御電力を電動機（32a）に供給する。電動機（32a）の回転速度は、供給された交流の周波数によって定まり、その結果、圧縮機（32）の運転容量が設定される。圧縮機（32）の容量を変更すると、それに応じて上記冷媒回路（30）における冷媒の循環量が変化し、それによって冷却器（20）の冷却能力が変化する。よって、インバータ（32b）からの周波数出力を制御することによって、冷却器（20）の能力を制御している。
【００２５】
上記ファン（21）は、流入口（12）より空気通路（11）に被処理空気を吸引して、この空気を流出口（13）より温度制御対象に供給するものである。
【００２６】
上記電気ヒータ（22）は、上記冷却器（20）で冷却された被処理空気を加温して温調するものであって、空気通路（11）の流通断面の全域に跨るように配置されている。電気ヒータ（22）には、高圧直流安定化電源（22a）が接続されている。高圧直流安定化電源（22a）は、最大出力電圧が２００Ｖの定電圧電源であって、その出力電圧が可変となっている。この高圧直流安定化電源（22a）は、コントローラ（50）に接続されている。コントローラ（50）によって高圧直流安定化電源（22a）の出力電圧が制御され、電気ヒータ（22）の能力が制御されている。
【００２７】
上記フィルタ（23）は、上記電気ヒータ（22）で温調された被処理空気中の塵埃等を捕集するものである。このフィルタ（23）は、例えばＵＬＰＡフィルタ（ultra low penetration airfilter）などで構成され、被処理空気中の微細な粉塵までも捕集可能となっている。
【００２８】
また、空気調和装置（1）には、被処理空気の温度を検出する第１温度センサ（41）及び第２温度センサ（42）が、それぞれ空気通路（11）内に配設されていて、被処理空気の温度をコントローラ（50）に入力している。
【００２９】
第１温度センサ（41）は、冷却器（20）と電気ヒータ（22）との間の位置に配置されている。この第１温度センサ（41）は、冷却器（20）によって温調された被処理空気の温度Ｔ１を検出する。なお、第１温度センサ（41）は、例えば白金測温抵抗体によって構成されている。
【００３０】
一方、第２温度センサ（42）は、電気ヒータ（22）の下流側であって、かつ空気通路（11）の下流端近傍に配置されている。この第２温度センサ（42）は、温度制御対象に供給される直前の被処理空気の温度Ｔ２を検出する。なお、第２温度センサ（42）は、第１温度センサ（41）と同様に、例えば白金測温抵抗体によって構成されている。
【００３１】
上記コントローラ（50）は、上記第１，第２温度センサ（41,42）と配線を介して接続されている。このコントローラ（50）は、温度制御対象に供給される被処理空気の設定温度Ｔｓが入力される設定入力部（53）と、冷却器（20）の能力の制御を行う冷却器制御部（51）と、電気ヒータ（22）の能力の制御を行う電気ヒータ制御部（52）とを備えている。さらに、冷却器制御部（51）は、周波数制御部（51a）を有している。
【００３２】
冷却器制御部（51）は、第１温度センサ（41）の検出温度Ｔ１と上記設定温度Ｔｓとの温度差に基づき冷却器（20）の能力を、電気ヒータ制御部（52）は、第２温度センサ（42）の検出温度Ｔ２と上記設定温度Ｔｓとの温度差に基づき電気ヒータ（22）の能力をそれぞれ調整するように構成されている。
【００３３】
−運転動作−
次に、本実施形態に係る空気調和装置（1）の運転動作について説明する。
【００３４】
空気調和装置（1）の運転時には、ファン（21）が起動し、被処理空気がケーシング（10）の流入口（12）より空気通路（11）へ吸引される。一方、冷媒回路（30）では、圧縮機（32）が起動し、冷媒が冷媒回路（30）内を循環し冷凍サイクルが行われる。そして、冷却器（20）が蒸発器として機能する。
【００３５】
空気通路（11）を流れる被処理空気は、上記冷却器（20）を流通する。この際、被処理空気は、冷却器（20）を通過する間に冷却される。冷却器（20）を通過した被処理空気は、電気ヒータ（22）を流通する。この電気ヒータ（22）は、冷却器（20）で冷却された被処理空気の温度を補正する。電気ヒータ（22）による温度補正により設定温度となった被処理空気は、フィルタ（23）を流通する。この被処理空気はフィルタ（23）によって塵埃等が捕集される。以上のように温調されるとともに塵埃等が除去された被処理空気は、流出口（13）より温度制御対象に供給される。
【００３６】
以上のように、上記空気調和装置（1）は、被処理空気を冷却器（20）と電気ヒータ（22）とで２段階に分けて温調している。詳しくは、空気調和装置（1）は、被処理空気を冷却器（20）で所定温度まで温調した後、電気ヒータ（22）で精密加熱することによって、温度を微調整して所望の設定温度Ｔｓで供給空気を温度制御対象に供給している。
【００３７】
上記冷却器（20）は、コントローラ（50）の冷却器制御部（51）によって能力が調整されている。詳しくは、上記周波数制御部（51a）がインバータ（32b）の出力周波数を変えることによって、電動機（32a）の回転速度が変化し、それに伴って圧縮機（32）の容量が変化する。その結果、冷媒回路（30）における冷媒循環量が変化し、冷却器（20）の冷却能力が変化する。
【００３８】
上記電気ヒータ（22）は、コントローラ（50）の電気ヒータ制御部（52）によって能力調整されている。このコントローラ（50）は、第２温度センサ（42）によってフィルタ（23）の下流側における温度Ｔ２を検出して、検出温度Ｔ２と上記設定温度Ｔｓとの温度差に基づいて、高圧直流安定化電源（22a）の出力電圧を調節して、電気ヒータ（22）の出力をフィードバック制御している。この電気ヒータ制御部（52）は、高圧直流安定化電源（22a）の出力電圧を変えて電気ヒータ（22）の出力を制御しているため、図２に示すように、電源の出力をＯＮ／ＯＦＦ制御するもの（図中（ｂ））や時間比例制御するもの（図中（ｃ））と比較して、検出温度Ｔ２に応じた高精度な制御を行うことができる。
【００３９】
また、安定化電源を用いていない図２（ｂ）、（ｃ）に示すヒータは、電源電圧が変動すると（図中の矢印Ｘで指示した箇所を参照）、それに伴ってヒータ加熱量が変動し（図中の矢印Ｙで指示した箇所を参照）、その結果、被処理空気の吹出し温度も変動する（図中の矢印Ｚで指示した箇所を参照）。これに対し、上記空気調和装置（1）は、高圧直流安定化電源（22a）を用いている。この高圧直流安定化電源（22a）では、電源電圧が外乱等によって変動しても（図中の矢印Ｘで指示した箇所を参照）、それに起因する出力電圧の変動が抑制される。このため、電源電圧が変動した場合も、ヒータ加熱量が安定し、高精度な被処理空気の温度制御が行われる。
【００４０】
−実施形態の効果−
上記実施形態では、以下の効果が発揮される。
【００４１】
上記電気ヒータ（22）は、出力電圧を可変に出力する高圧直流安定化電源（22a）を備えることによって、電源電圧の変動に影響を受けない温度制御を行うことができると共に、その安定化させた出力電圧を調整して制御することによって高精度な温度制御を行うことができる。
【００４２】
高圧直流安定化電源（22a）を採用することによって、交流安定化電源を用いる構成と比較して、空気調和装置（1）のコストを抑制することができる。
【００４３】
さらには、高圧直流安定化電源（22a）は最大出力電圧２００Ｖの高圧電源であるため、配線材等のサイズが小さくなり、空気調和装置（1）のコストを抑制することができる。
【００４４】
上記空気調和装置（1）は、冷却器（20）の冷却量と電気ヒータ（22）の加熱量とを調節して、被処理空気の温度を制御しており、電気ヒータ（22）は上述の通り高精度な温度制御を行っている。したがって、電気ヒータ（22）の出力を高精度で制御することによって、上記冷却器（20）によって高精度に冷却された被処理空気を高精度に精密加熱することができ、その結果、空気調和装置（1）の温度制御の精度が向上する。また、電気ヒータ（22）での再加熱量が減少するため、電気ヒータ(22)の消費電力を削減できる。
【００４５】
《その他の実施形態》
本発明では、上記実施形態以外に以下の構成としてもよい。
【００４６】
上記実施形態では、電気ヒータ（22）を駆動する電源として、高圧直流安定化電源（22a）を用いているが、安定化電源であれば、高圧でなくても、又交流であっても、電源電圧変動の影響を受けない高精度な温度制御を実現することができる。ただし、配線材等のサイズを小さくして空気調和装置（1）のコストを抑制する場合には、最大出力電圧１００Ｖ以上の高圧電源を用いることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本実施形態に係る空気調和装置の全体を示す概略構成図である。
【図２】電気ヒータ出力の制御内容を示すタイミングチャートであって、（ａ）は本実施形態に係る電気ヒータ出力の制御内容を示すタイミングチャート、（ｂ）はＯＮ／ＯＦＦ制御に係る電気ヒータ出力の制御内容を示すタイミングチャート、（ｃ）は時間比例制御に係る電気ヒータ出力の制御内容を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００４８】
1     空気調和装置
20    冷却器（冷凍装置）
22    電気ヒータ
22a   高圧直流安定化電源（安定化電源
50    コントローラ（制御手段）
【図１】
2006017318.tif 000003
【図２】
2006017318.tif 000004